實驗十五 互感電路觀測

1、實驗十五 互感電路觀測 執(zhí)筆人：zht實驗成員：班級：自動化二班 實驗十五 互感電路觀測 一、實驗目的 1、學會互感電路同名端、互感系數(shù)以及耦合系數(shù)的測定方法。 2、觀察兩個線圈相對位置的改變，以及用不同材料作線圈芯時對互感的影響。圖15-1 二、原理說明 1、判斷互感線圈同名端的方法 （1）直流法 如圖15-1所示，當開關S閉合瞬間，若毫安表的指針正偏，則可斷定“1”，“3”為同名端；指針反偏，則 “1”，“4”為同名端。 圖15-2i1 （2）交流法 如圖15-2所示，將兩個線圈和的任意兩端（如2，4端）聯(lián)在一起，在其中的一個線圈（如）兩端加一個低壓交流電壓，另一線圈開路，（如），用交流電

2、壓表分別測出端電壓、和。若是兩個繞組端壓之差，則1，3是同名端；若是兩個繞組端壓之和，則1，4是同名端。 2、兩線圈互感系數(shù)M的測定。 如圖15-2，在側施加低壓交流電壓，側開路，測出及。根據(jù)互感電勢；可算得互感系數(shù)為 3、耦合系數(shù)k的測定 兩個互感線圈耦合松緊的程度可用耦合系數(shù)k來表示 如圖15-2，先在側加低壓交流電壓，測出側開路時的電流；然后再在側加電壓，測出側開路時的電流，求出各自的自感和，即可算得k值。 三、實驗設備序號名 稱型號規(guī)格數(shù)量備 注1可調查直流穩(wěn)壓電源030V12單相交流電源0220V13三相自耦調壓器14直流數(shù)字電壓表15直流數(shù)字毫安表16直流數(shù)字安培表17交流電壓表1

3、8交流電流表19萬用電表或交流毫伏表110空心互感線圈N1為大線圈、N2為小線圈1對DGJ-0411可變電阻器470/3W1DGJ-0512發(fā)光二極管紅色1DGJ-0513鐵棒、鋁棒1DGJ-0414*滑線變阻器200，2A1 四、實驗內容及步驟 1、分別用直流法和交流法測定互感線圈的同名端。 （1）直流法 實驗線路如圖15-3所示，將、同心式套在一起，并放入鐵芯。側串入5A量程直流數(shù)字電流表，為可調直流穩(wěn)壓電源，調至6V，然后改變可變電阻器R（由大到小地調節(jié)），使流過側的電流不超過0.4A，側直接接入2mA量程的毫安表。將鐵芯迅速地拔出和插入，觀察毫安表正、負讀數(shù)的變化，來判定和兩個線圈的同

4、名端。圖 15-3圖 15-3 實驗記錄：當鐵芯插入時，毫安表讀數(shù)為正；鐵芯拔出時，毫安表讀數(shù)為負，說明1、3是同名端。 （2）交流法 按圖15-4接線，將、同心式套在一起。N1串接電流表（選02.5A的量程交流電流表）后接至自耦調壓器的輸出，側開路，并在兩線圈中插入鐵芯。 接通電路源前，應首先檢查自耦調壓器是否調至零位，確認后方可接通交流電源，令自耦調壓器輸出一個很低的電壓（約2左右），使流過電流表的電流小于1.5A，然后用030V量程的交流電壓表測量，判定同名端。 拆去2、4聯(lián)線，并將2、3相接，重復上述步驟，判定同名端。圖 15-4實驗記錄：連接2、4=3.7V=2V=5.5V連接2、3

5、=7.3V=2V=5.5V當連接2、4端時，=3.7V，=2V，=5.5V，故1、3為同名端。當連接2、3端時，=7.3V，=2V，=5.5V，故1、3為同名端。 2、互感系數(shù)M的測定拆除2、3連線，測出，利用，計算出M。實驗記錄：/V/A/VM/H2.150.7885.60.0226 3、耦合系數(shù)k的測定將低壓交流加在側，使流過側電流小于1A，側開路，按步驟2測出，值。用萬用表的R×1檔分別測出和線圈的電阻值和。計算k值。實驗記錄:通過，計算出、的值，再通過計算出k的值。 要計算、的值，還可以用功率表測出側的功率因數(shù)，并得到負載阻抗角，然后通過，便可以算出、的值。/V/V/A/H/

6、Hk0.53.10.0652.0115.10.00590.1440.779 4、觀察互感現(xiàn)象將低壓交流加在側，側接入LED發(fā)光二極管與510的電阻串聯(lián)的支路。（1） 將鐵芯從兩線圈中抽出和插入，觀察LED亮度的變化及各電表讀數(shù)的變化，記錄現(xiàn)象。（2） 改變兩線圈的相對位置，觀察LED亮度的變化及儀表讀數(shù)。（3） 改用鋁棒代替鐵棒，重復(1)、(2)的步驟，觀察LED的亮度變化，記錄現(xiàn)象。實驗記錄：（1） 當鐵芯從線圈中抽出時，側的交流電壓表讀數(shù)下降、交流電流表讀數(shù)上升，側的交流電流表讀數(shù)下降，LED發(fā)光二極管變暗。當鐵芯插入線圈時，讀數(shù)變化相反，LED亮度增加。（2） 把小線圈從和大線圈套在一

7、起的狀態(tài)逐漸分離時，側的交流電壓表讀數(shù)下降、交流電流表讀數(shù)上升，側的交流電流表讀數(shù)下降，LED發(fā)光二極管變暗直至不發(fā)光。兩線圈在其它相對位置情況下LED均不發(fā)光。（3） 把鐵棒換成鋁棒后，LED不再發(fā)光，重復（1）、（2）步驟，LED亮度不變（沒有），各電表讀數(shù)不變。 五、實驗注意事項 1、為避免互感線圈因電流過大而燒毀，整個實驗過程中，注意流過線圈的電流不超過1.5A，流過線圈的電流不得超過1A。 2、測定同名端及其他測量數(shù)據(jù)的實驗中，都應將小線圈套在大線圈中，并插入鐵芯。 *3、如實驗室備有200，2A的滑線變阻器或大功率的負載，則可接在交流實驗時的側，作為限流電阻用。 4、作交流實驗前，

8、首先要檢查自耦調壓器，要保證手柄置在零位，因實驗時所加的電壓只有23V左右，此值可先用檔（交流電壓表、萬用電表或交流毫伏表）測出無誤后，才接入電路中。因此調節(jié)時要特別仔細、小心，要隨時觀察電流表的讀數(shù)，不得超過規(guī)定值。 六、預習思考題本實驗用直流法判斷同名端是用插、拔鐵芯時觀察電流表的正、負讀書變化來確定的，這與實驗原理中敘述的方法是否一致？答案：一致。實驗原理中敘述的方法是通過閉合開關S來引起通過的電流的變化，從而使線圈產(chǎn)生變化的磁場，再通過互感使側產(chǎn)生電流，通過毫安表指針的偏轉方向來判斷同名端；而本實驗用的直流法是通過插、拔鐵芯來引起線圈磁場的變化，再通過互感使側產(chǎn)生電流，通過觀察毫安表正

9、、負讀數(shù)的變化來判斷同名端。兩者都是通過引起線圈磁場的變化來引發(fā)互感，從而使側產(chǎn)生電流，再通過判斷電流的方向來判斷兩線圈的同名端，區(qū)別只是引起線圈磁場變化的方法不同，所以我認為兩種方法本質上是一致的。 七、實驗報告1. 總結對互感線圈同名端、互感系數(shù)的實驗測試方法。答案：同名端：直流法：通過引起線圈磁場的變化來引發(fā)互感，從而使側產(chǎn)生電流，再通過判斷感應電流的方向來判斷兩線圈的同名端。交流法：用導線連接兩線圈的某兩端，再分別測線圈自身兩端的電壓，以及兩線圈未連導線的兩端的電壓，通過判斷未連導線的兩端的電壓是兩線圈自身兩端的電壓的和或差，來判斷兩線圈的同名端。比如圖15-3，連接2、4端時，2端和

10、4端的電壓相同，此時若=|-|，說明1端和3端為同名端?；ジ邢禂?shù)：測定互感系數(shù)M的電路圖如圖15-2，因為側開路，所以互感電勢。又因為，即，將其中的U和I換算成交流電表測得的有效值，便得到，代入實驗數(shù)據(jù)，便可計算得到M的值，如此便能測得兩線圈的互感系數(shù)。2.自擬測試數(shù)據(jù)表格，完成計算任務。答案：見上幾頁的表格和數(shù)據(jù)。3. 解釋實驗中觀察到的互感現(xiàn)象。 答案：（1）因為鐵芯導磁率比較大，所以當鐵芯抽出時，兩線圈的互感系數(shù)減少，造成側電壓、電流減小，LED發(fā)光二極管變暗。反之，當鐵芯插入線圈時，兩線圈的互感系數(shù)M增大，造成側電壓、電流增大，LED發(fā)光二極管亮度增加。（2）當小線圈從和大線圈套在一起的狀態(tài)逐漸分離時，兩線圈的相對位置變化使得兩線圈距離增加，從而互感系數(shù)M